| 天然氣渦街流量計干燥單元的配管探究 |
| 信息來源： 天然氣渦街流量計 | 2021-12-02 點(diǎn)擊量： 4514 |
摘 要：根據(jù)我司設(shè)計的一個LNG調(diào)峰應(yīng)急站的詳細(xì)設(shè)計，從工藝流程，設(shè)備布置及配管設(shè)計等方面，詳細(xì)介紹了LNG渦街流量計的干燥單元的工藝流程，設(shè)備布置及配管設(shè)計要點(diǎn)。
天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的常壓沸點(diǎn)是-161℃，臨界溫度為-84℃，臨界壓力為4.1MPa。LNG是液化天然氣的簡稱，它是天然氣經(jīng)過凈化（脫水、脫烴、脫酸性氣體）后，采用節(jié)流、膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的[1]。
液化天然氣（LNG）工廠主要包括原料天然氣凈化處理、天然氣液化、液化天然氣存貯、液化天然氣的裝卸車等幾個單元，其中原料天然氣的凈化處理是一個非常重要的過程。
1工藝介紹
1.1LNG渦街流量計工藝流程說明
該天然氣渦街流量計，將把來自（界區(qū)外）輸送管線的原料氣，經(jīng)過凈化，冷凝至液化一系列工藝過程，將液化天然氣（LNG）送入LNG儲罐（界區(qū)外），經(jīng)泵送，裝車，或至氣化站氣化后用于城市調(diào)峰。LNG渦街流量計包括：胺處理單元、干燥再生單元、液化單元、冷劑儲存單元、BOG壓縮回收系統(tǒng)、放散系統(tǒng)。
1.2干燥單元工藝流程說明
原料氣在脫除酸氣后進(jìn)入液化單元之前，必須進(jìn)行脫水處理，一是預(yù)防天然氣中的水分析出，在液化時凝結(jié)，造成管道和儀表閥門的堵塞，產(chǎn)生事故。二是液態(tài)水的存在，未脫除的酸性組分會加劇壓力管道和容器的腐蝕，從而產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。
該項目要求進(jìn)入液化廠的天然氣中水含量小于1ppmv以下，選用兩塔分子篩脫水流程，正常生產(chǎn)中，一塔吸附，一塔再生，脫水介質(zhì)為4A分子篩。
分子篩脫水屬于氣固吸附過程，是一個可逆過程。分子篩在低溫高壓下吸附至臨近轉(zhuǎn)效點(diǎn)時，通過升高溫度、降低壓力讓被吸附物質(zhì)從分子篩表面脫附再生[2]。該系統(tǒng)通過多個切換閥的協(xié)調(diào)配合運(yùn)轉(zhuǎn)完成干燥/再生的各個工藝步驟，兩臺干燥床的切換由專用切換閥來完成。
根據(jù)多年的工程經(jīng)驗，為了防止分子篩的結(jié)垢，減少胺的損失，我們在兩床分子篩脫水塔之前設(shè)置了分子篩過濾器。氣體經(jīng)胺處理后進(jìn)入分子篩過濾器，濾除了上游氣體中夾帶的殘胺及泡沫，避免分子篩遭到污染，脫除的液體通過液位控制自動排放至胺系統(tǒng)，經(jīng)過濾后的氣體開始進(jìn)入脫水器進(jìn)行干燥。
再生工序中，部分凈化后的干燥原料氣與壓縮后的蒸發(fā)氣匯合后進(jìn)入再生氣加熱器加熱至290℃左右，熱的再生氣上流經(jīng)飽和床讓其脫水。設(shè)置再生冷卻器冷卻從該床出來的濕氣，再通過再生氣分離器，分離出冷凝出來的水分。脫除的水經(jīng)活性炭過濾器過濾后進(jìn)入胺液收集罐。來自再生分離器的再生氣匯合來自低壓重?zé)N交換器的重?zé)N以及重?zé)N閃蒸罐的塔頂蒸汽，經(jīng)再生氣壓縮機(jī)入口分離器至再生氣壓縮機(jī)壓縮。干燥后的氣體首先經(jīng)過粉塵過濾器脫除分子篩干燥過程中帶出來的粉塵，接著氣體進(jìn)入脫汞床，將其中可能攜帶的汞脫除，非常后原料氣流經(jīng)炭過濾器，脫除汞吸附劑后進(jìn)入液化工段。
2干燥單元的設(shè)備布置
2.1主要設(shè)備特點(diǎn)
?。?）采用兩塔流程，工藝流程簡單，設(shè)備數(shù)量少，工程量小，投資低；（2）設(shè)置分子篩過濾/分離器、脫汞床、產(chǎn)品氣粉塵過濾器，可有效地去除原料氣中夾帶的殘胺（泡沫）和產(chǎn)品氣中的分子篩粉塵，降低原料氣中有害物質(zhì)汞的含量，保證裝置平穩(wěn)操作；（3）采用直燃式加熱爐為再生氣加熱設(shè)備，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作簡單，再生氣切換迅速，熱效率高，投資省，能耗低；2.2設(shè)備布置要點(diǎn)
設(shè)備布置設(shè)計需滿足工藝流程，安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等要求，同時考慮工廠整體布置，操作、維護(hù)、檢修、施工和消防等方面的需要，保持適當(dāng)?shù)脑O(shè)備間距，盡可能做到節(jié)約用地，減少能耗，力求經(jīng)濟(jì)合理，同時注意整齊美觀?？紤]到后期的安裝檢修，節(jié)約成本，故將外形相似設(shè)備按中心線對齊，集中成排布置，統(tǒng)一設(shè)置操作平臺。
3干燥單元的配管設(shè)計
3.1主要工藝管道材質(zhì)的選擇
管道材料的選用必須根據(jù)管道的設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、流體類別、經(jīng)濟(jì)性、耐蝕性、材料的焊接及加工等性能[3]。
本裝置工藝介質(zhì)為天然氣，主要伴隨介質(zhì)還有烴類及胺類，在原料氣經(jīng)過壓縮，脫碳單元進(jìn)入干燥系統(tǒng)時的系統(tǒng)設(shè)計溫度為66℃，設(shè)計壓力4.40MPa，在干燥過程中管線經(jīng)歷的非常高設(shè)計溫度330℃，設(shè)計壓力4.40MPa，主要輸送介質(zhì)是氣態(tài)天然氣（GNG），從操作工況和經(jīng)濟(jì)性考慮，干燥單元主要工藝管道材質(zhì)為碳鋼。
3.2主要設(shè)備的配管設(shè)計
LNG渦街流量計中干燥單元的設(shè)備主要包括四類，立式容器，粉塵過濾器，管殼式換熱器和直燃式加熱爐。在配管過程中要熟練掌握這幾類化工典型設(shè)備的配管設(shè)計方法，滿足相關(guān)設(shè)計規(guī)范。
3.2.1立式容器的配管設(shè)計
管道布置應(yīng)從容器頂部到容器底部自上而下進(jìn)行規(guī)劃，并且應(yīng)首先考慮容器頂管道和大直徑的管道的位置和自流管道的走向，再布置壓力管道和一般管道，非常后考慮容器底管道和小直徑管道[4]；為方便管架布置，管道應(yīng)分組布置并且布置在近管廊一側(cè)。管道支架應(yīng)生根焊接在容器壁的增強(qiáng)焊件上，該焊件由制造商完成，非常大負(fù)載滿足要求。沿容器垂直直管應(yīng)每隔一定距離設(shè)置必要的導(dǎo)向架。
兩臺分子篩是干燥單元的主要設(shè)備，屬于循環(huán)工況，通過多個切換閥的協(xié)調(diào)配合運(yùn)轉(zhuǎn)完成干燥、再生的各個工藝步驟，管道的分支和調(diào)節(jié)閥比較多。干燥、再生過程中，工藝管道和設(shè)備筒體溫度會在66℃-330℃之間進(jìn)行變化切換，為了減小管道熱應(yīng)力帶來的位移，減小設(shè)備管口受力，在管道靠近設(shè)備的受力點(diǎn)設(shè)置彈簧支架。同時，因為管道上的切換閥門比較多，在配管過程中還要充分考慮閥門的安裝檢修空間。
3.2.2粉塵過濾器的配管設(shè)計
粉塵過濾器和碳粉過濾器并聯(lián)布置，工藝流程簡單，配管過程中注意合理放置閥門和相關(guān)儀表，合理設(shè)置管道支架。
3.2.3加熱爐（直燃式）的配管設(shè)計
加熱爐配管設(shè)計應(yīng)符合GB-50316、SH-3012和SEPD-0001中的有關(guān)明火設(shè)備配管設(shè)計的規(guī)定。設(shè)置拆裝法蘭，便于鍋爐內(nèi)件的維護(hù)檢修，管路燃燒器的布置，應(yīng)滿足燃燒器得到等量充足的油/氣量。來自于各種加熱器出口的管道，以對稱布置為佳。
3.3調(diào)節(jié)閥組的配管設(shè)計要點(diǎn)
調(diào)節(jié)閥組采用典型臥式布置的安裝方式，便于操作及維修。調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口管道宜選用偏心異徑管，并且低平安裝，且在調(diào)節(jié)閥入口前管道低點(diǎn)處設(shè)置低點(diǎn)排放，且留有足夠的操作空間。在調(diào)節(jié)閥前后分別設(shè)置導(dǎo)向和限位支架，滿足管道的應(yīng)力要求。
3.4安全閥排放管道設(shè)計要點(diǎn)
干燥單元的安全閥出口管道均為直接排放至大氣的放空管，其排放高度必須滿足《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB-50160的規(guī)定。泄壓閥的出入口管道應(yīng)有足夠的支撐，以抵御閥門釋放時的推力。直接排往大氣的放空、安全閥和爆破片管線，低點(diǎn)均應(yīng)設(shè)置淚孔（孔徑不小于6mm）。所有連通大氣的管道端口均應(yīng)設(shè)不銹鋼防鳥網(wǎng)。
3.5其他設(shè)計要點(diǎn)
管道保溫設(shè)計滿足國標(biāo)GB-50264要求。管道與設(shè)備連接時不應(yīng)該產(chǎn)生過多的疲勞拉伸或者扭曲變形，合理設(shè)置管道支架，在需要的位置采用彈簧吊架。
4結(jié)束語
在熟悉LNG渦街流量計工藝流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際的項目設(shè)計經(jīng)驗，探討了干燥單元的設(shè)備布置和配管設(shè)計的技術(shù)要點(diǎn)，有利于提高LNG渦街流量計干燥單元配管的設(shè)計質(zhì)量，優(yōu)化管道布置，方便裝置安全操作和維修。
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